2.10 Проектирование режима бурения

2.10.1 Расчет осевой нагрузки на долото

Осевая нагрузка на долото G, Н, определяется из условия объемного разрушения пород на забое скважины, исходя из твердости горных пород по штампу.

G = Р_ш · F_к , (10)

где Р_ш – твердость пород по штампу, МПа;

F_к – площадь контакта вооружения долота с забоем, м²;

F_к = 0,4Σℓ_iв₃, (11)

где

ℓ_I – средняя сумма длин зубьев по образующей от трех шарошек долота, м;

в₃ – ширина площадки притупления зубьев долота с условием вдавливания в породу, м;

Максимальную нагрузку на долото определяем по формуле:

G_max = Р_ш^max F_к, (12)

где Р_ш^max – максимальная твердость по штампу, МПа;

Динамическую составляющую осевой нагрузки на долото вычисляем по следующей формуле:

G_д = 0,15 · G_max , (13)

Рассчитаем осевую нагрузку на долото для интервала условно одинаковой буримости 0-450м.:

F_к = 0,4·0,212·0,0035=2,97· 10^-4 м²;

G=178·10⁶·2,97·10^-4=52866 Н;

G_max = 280·10⁶·2,97·10^-4=83160 Н;

G_д = 0,15·83160=12474 Н,

Д ля расчета интервалов с использованием долот типа PDC, а так же для интервалов с использованием ВЗД в качестве забойного двигателя, применим более универсальную формулу, применяемую для расчета:

G·1,15=∑W·ℓ_инстр·BF·cosα,

где:

W –погонный метр бурового КНБК, УБТ и ТБТ, кг/м;

ℓ_инстр – длина КНБК, УБТ и ТБТ, м;

α – зенитный угол в точке измерения;

BF (Bouyancy Factor) - коэффициент, учитывающий Архимедову силу:

BF= 1- в_а,

BF для стали равна 0,85;

Нагрузку на долото для интервалов:

В интервале 450-1651 м:

G=10· ((2200+7600+2200) ·0,85·сos(0))/1,15= 88696 Н;

G_д=13305 Н;

При использовании РУС основная нагрузка на долото осуществляется бурильными трубами, вследствие того, что колонна находится в неперерывном вращении. Косинус зенитного угла заменяется коэффициентом 0,35.

В интервале 1651-3740 м:

G=10·((300+7500+1000) ·0,85·0,35)/1,15=22246 Н;

G_д=3337 Н;

В интервале 3740-4540 м:

G=10·((2500+1000) ·0,85·0,35)/1,15= 11203Н;

G_д=1681 Н;

Исходные данные необходимые для расчёта и результаты вычислений сведены в таблице 19.

Таблица 19 – Осевая нагрузка на долото

Интервал по стволу, м	Длина труб, м		Масса труб, м		Вес ВЗД, кг	Fк, 10-4 м	Рш, МПа	G1, Н	Gд, Н
	УБТ	ТБТ	УБТ	ТБТ
0 – 450	9,4	123,5	2200	9187	2190	2,97 - - -	75 - 280 - - -	52866 88696 22246 11203	12474 13305 3337 1681
450 – 1651	9,4	142,5	2200	7600	2200
1651 – 3740	2,92	84	300	7500	1000
3740 – 4540	-	56	-	2500	1000